提高汽油机部分负荷效率的方法.ppt

2.6可控自燃（CAI）低温燃烧技术 CAI燃烧可以被描述为燃料、空气及缸内再循环燃烧产物所形成的均质混合气在压缩上止点附近达到着火条件而多点自燃着火、低温燃烧放热做功的过程。如图1-1所示。 其基本特征是均质、压燃和低温火焰燃烧，因此，HCCI也可以被认为火花点燃（SI）和压缩着火（CI）的混合燃烧模式。在发动机汽缸内，均质混合气同时自燃着火，没有像SI燃烧时火焰传播的过程，燃烧持续期短，放热集中。由于发动机汽缸中的可燃混合气是同时燃烧，为了使燃烧速率和压升率不至于过高，可燃混合气需要大量稀释。目前主要使用过量空气和废气再循环（EGR）实现对可燃混合气的稀释，但即使这样，HCCI的燃烧持续期比SI和CI燃烧的持续期也要短。更接近于定容燃烧，因而其经济性较好图1-1 HCCI燃烧过程（美国西南研究院）。 CAI汽油机与传统的SI汽油机相比能降低油耗15％－20％。同时NOX排放也会大大降低，能达到传统SI发动机经过三效催化处理后的水平 。 * 文献来源：energy conversion and management Volume 46,Issue 20,December 2005 作者：Osman Akin Kutlar 等(伊斯坦布尔技术大学) 文献报告 报告人 胡顺堂 报告内容 1、文献摘要及介绍 2、提高部分负荷效率的方法 2.1 可变气门定时和可变气门升程 2.2 可变压缩比 2.3 增压 2.4 分层稀薄燃烧 2.5 可变发动机排量（气缸休眠） 2.6 不同系统的组合 3、结论 1、文献摘要及介绍 论文从节能降耗即降低CO2排放要求入手，简要介绍了各国燃油经济性法规的发展历程；并对理想气体奥托循环、理想燃料奥托循环以及发动机实际循环的热效率和损失进行了比较。 论文着重分析了传统节气门控制负荷汽油机部分负荷泵气损失增加对热效率的影响。 对提高汽油机部分负荷效率的几种方法做了综述。 可变气门定时和可变气门升程 可变压缩比 增压 分层稀薄燃烧 可变发动机排量（气缸休眠） 不同系统的组合 1、文献摘要及介绍 汽油机部分负荷效率降低的主要原因 换气过程中由于节气门部分开启，节流损失增加，引起泵气损失增加，（即P-V图上低压环面积增加）。 同时燃烧状况的恶化如燃烧速度降低，循环波动增加等也会导致损失的增加，热效率降低。 节气门控制，不同负荷泵气损失变化和热效率变化。 单缸机试验结果：2000r/min，IMEPnet从6bar降到1.5bar, PMEP从0.3增加到0.7bar，在IMEPnet中比例由5％增加到46％，净指示热效率从35％降到27％，总热效率在36－38％之间，变化不大。 1、文献摘要及介绍 许多汽车生产和研究机构开展了这方面的研究，主要目的是希望取消节气门或不论什么负荷，尽量有可能最大的开度，以减少泵气损失。 提高汽油机部分负荷效率的主要方法有： 1、文献摘要及介绍 2、提高部分负荷效率的方法 2.1 可变气门定时和可变气门升程（VVT和VVL) 通过进气门升程以及开闭时刻调整，使进气门早关或晚关来控制负荷。（节气门全开，负荷不靠节气门控制） 晚关策略是通过进气门晚关，缸内气体被回进气道，来调整负荷。 早关策略就是采用小升程，短持续期型线，用升程和关闭时刻限制进气量，从而调整负荷。 明显减少泵气损失，热效率提高。 2.1 可变气门定时和可变气门升程（VVT和VVL) 其他负荷控制方法（SAE2000-01-1227，R.Flierl,BMW) 废气重吸EGR 进气早关 废气重压 EGR 进气晚关 进气晚开早关 节气门控制 2.1 可变气门定时和可变气门升程（VVT和VVL) 采用上述进气门早关或晚关都能明显减少泵气损失，同时PMEP/IMEPgross减小，提高了热效率，油耗降低。 另一方面，排气门开启时刻也可以影响和提高热效率，它主要通过影响膨胀功来实现。 但是，采用VVT和VVL来提高热效率降低油耗的潜力受有效压缩比减小的限制。 另外，由于取消了节气门，进气道内气体压力较高，燃油蒸发和混合变差。 由于上述原因，在非常小的负荷情况下，由于有效压缩比减小，同时燃烧恶化（燃烧持续期长，循环波动大），虽然泵气损失也降低，但限制了热效率的提高。 VVT和VVL在部分负荷节油一般5-15%。此数值与发动机本身以及所采用的测试循环有关。 BMW Valvetronic 节油效果： n=4000r/min，BMEP=4bar，节油6-10% n=3000r/min，BMEP=4bar，节油8-10%